CN103657997A

CN103657997A - 一种超声波装置

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Publication number: CN103657997A
Application number: CN201210324337.9A
Authority: CN
Inventors: 赵铁军; 孙树国
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明公开了一种超声波装置，包括控制器和至少三个换能器，其特征是，所述控制器内装有整流电路、滤波电路、逆变电路、主振荡器、分频器、脉冲放大器，以及控制电源；所述整流电路的输入端连接有一AC220V电源；换能器的发射头的材质是45号钢；其本体的材质是铁钴合金；由于换能器发射头的材质是45号钢，不需要停机，通过焊接可以直接安装在需要进行超声波处理部件的外表面，故其安装比较简单；此外，在控制器提供的强激磁电流的作用下，换能器本体的金属格式会发生变化，产生收缩震荡，而且超声波在金属中的传播损耗比较小，故其损耗小、效果佳，因此，本发明所提供的一种超声波装置具有损耗小、安装方便，且效果佳的优点。

Description

一种超声波装置

技术领域

本发明涉及一种超声波装置。

背景技术

频率高于20000赫兹的声波为超声波，超声波具有能量大、沿直线传播的特点，其被广泛地应用在多种技术中。现有超声波装置通常包括控制器和换能器；换能器包括本体和发射头，控制器的工作原理比较复杂，换能器本体的材质主要是普通金属，且换能器的发射头的材质是陶瓷。

目前，现有超声波装置不能与需要进行超声波处理的设备直接连接。例如现有超声波装置被用于锅炉、以水为介质的热交换设备的管道等中，以除垢、防垢时，或者被用于海水管中，以防海生物时，首先，要将需要进行超声波处理的设备停机，然后借助辅助零件，或者改变锅炉的筒体、管道，及海水管等的结构后，才能够将换能器与需要进行超声波处理的设备相连接，同样，检修超声波装置时，也要将需要进行超声波处理的设备停机，由此可见，现有超声波装置存在不方便使用的缺点。

另外，现有超声波装置工作时，声波通过换能器的发射头传递到需要进行超声波处理的设备上的过程中，声波在发射头中的损失比较大，而且，由普通金属而制成的本体，其在工作时涡流比较大，温度比较高，以及振幅比较小，从而致使超声波的损耗比较大，效果也比较差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种损耗小、安装方便，且效果佳的超声波装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种超声波装置，包括控制器和至少三个换能器，控制器内装有整流电路、滤波电路、逆变电路、主振荡器、分频器、脉冲放大器，以及控制电源；整流电路的输入端连接有一AC220V电源；控制电源分别与主振荡器、分频器，以及脉冲放大器的输入端相连接；整流电路的输出端、滤波电路，以及逆变电路的输入端顺序连接；主振荡器、分频器，以及脉冲放大器顺序连接；脉冲放大器的输出端与逆变电路的输入端相连接；逆变电路的输出端与换能器相连接；换能器的发射头的材质是45号钢；其本体的材质是铁钴合金。

优选地，主振荡器与分频器之间还连接有辅振荡器，辅助振荡器的输入端与控制电源相连接。

优选地，控制器的产生的频率为15KHz-25KHz。

通过上述技术方案，本发明所提供的一种超声波装置，包括控制器和至少三个换能器；由于换能器发射头的材质是45号钢，不需要停机，通过焊接可以直接将其安装在需要进行超声波处理部件的外表面，故其安装比较简单；此外，在控制器提供的强激磁电流的作用下，由铁钴合金制作的换能器的本体，其金属格式会发生变化，产生收缩震荡，而且超声波在金属中的传播损耗比较小，故其损耗小、效果佳，因此，本发明所提供的一种超声波装置具有损耗小、安装方便，且效果佳的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所公开的一种超声波装置的主视图；

图2为本发明实施例所公开的控制器的工作原理图；

图3为本发明实施例1所公开的本超声波装置用于防水垢时的主视图；

图4为本发明实施例2所公开的本超声波装置用于防海生物时的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1，一种超声波装置，包括控制器1和至少三个换能器2；参考图2，控制器1内装有整流电路、滤波电路、逆变电路、主振荡器、分频器、脉冲放大器，以及控制电源；整流电路的输入端连接有一AC220V电源；控制电源分别与主振荡器、分频器，以及脉冲放大器的输入端相连接；整流电路的输出端、滤波电路，以及逆变电路的输入端顺序连接；主振荡器、分频器，以及脉冲放大器顺序连接；脉冲放大器的输出端与逆变电路的输入端相连接；逆变电路的输出端与换能器2相连接；换能器2的发射头22的材质是45号钢，安装超声波装置时，不需要将需要进行超声波处理的装置停机，通过焊接可以使得发射头22直接与需要进行超声处理的设备相连接，故本超声波装置使用比较方便；换能器2本体21的材质是铁钴合金，由于铁钴合金，其具有机电转换效率高，振幅大、功率密度，以及正常工作时温升小于60℃，且性能稳定的特性，而且超声波在金属中传播时能量损失比较小，故本超声波装置的损耗比较小、且超声处理效果佳。

此外，主振荡器与分频器之间还连接有辅振荡器，辅助振荡器的输入端与控制电源相连接。

本发明所提供的一种超声波装置的防垢、防海生物的机理主要是：第一，“空化”效应：超声波的辐射能对被处理液体介质直接产生大量的空穴和气泡，也就是把液体拉裂而形成无数极微小的局部空穴，当这些空穴和气泡破裂或互相挤压时，产生一定范围的强大的压力峰，这一强压力峰能使成垢物质粉碎悬浮于液体介质中，并使已生成的垢层破碎使其易于脱落。根据理论和实践测算，用20KHz、50W/cm²的超声波对1cm³液体辐射时，其发生空化事件的气泡数为5×10⁴/s，局部增压峰值可达数百甚至上千大气压。

第二，“活化”效应：超声波在液体介质中通过空化作用，可以使水分子裂解为H·自由基和HO·自由基，甚至H+和OH-等。而OH与成垢物质离子可形成诸如Ca(OH)2，Mg(OH)2等的配合物，从而增加水的溶解能力，使其溶垢能力相对提高。也就是说，超声波能提高流动液体和成垢物质的活性，增大被水分子包裹着的成垢物质微晶核的释放，破坏垢类生成和在管壁沉积的条件，使成垢物质在液体中形成分散沉积体而不在管壁上形成硬垢。

第三，“剪切”效应：水分子裂解产生的活性H自由基的寿命比较长，它进入管道后将产生还原作用，可以使生成的积垢剥落下来。而且因超声波辐射在垢层和管壁上，加热管上的吸收和传播速度不同，产生速度差，形成垢层与管壁界面上的相对剪切力，从而导致垢层产生疲劳而松脱。

第四，“抑制”效应：通过超声波的作用，改变了液体主体的物理化学性质，缩短了成垢物质的成核诱导期，刺激了微小晶核的生成。新生成的这些微小晶核，由于体积小、质量轻、比表面积大，悬浮于液体中，生成比壁面大得多的界面，有很强的争夺水中离子的能力，能抑制离子在壁面处的成核和长大，让既定结构的晶粒长大，因此减少了粘附于换热面上成垢离子的数量，从而也就减小了积垢的沉积速率。实验研究表明，当液体的过饱和系数一定时，在同一超声波参数下，超声波作用时间越长，则成垢物质的成核诱导期越短。

实施列1，本超声波装置用于防垢、除垢领域中，参考图3，换能器2的发射头22直接焊接在锅炉的筒体3上，由于安装或检修超声波装置时，不用停止锅炉工作，从而不会影响锅炉的正常工作；此外，在控制器1的作用下，由铁钴合金制作的换能器2的本体21，其金属格式会发生变化，产生收缩震荡，而且振幅比较大，另外，声波在从换能器2传递到锅炉上时，由于发射头22是金属，声波在发射头22上的损耗比较小，故本超声波防垢装置用于防垢、除垢领域时，其具有损耗小、方便使用，且除、防垢效果比较好的优点。

本超声波防垢装置用于防垢、除垢领域时的工作原理是：发射头22直接焊接在锅炉的筒体3上、管道壁上；当发射头22发出声波时，使得筒体3、管道的壁，以及它们中的水产生震荡，在这些震荡的作用下，水中的硬度盐开始结晶，并不会附着在以同样频率震荡的筒体3、管道壁上。同时，换能器2本体21在控制器1提供的强激磁电流的作用下，其发生金属格式变化，产生收缩震荡，且振幅比较大，震荡除了在水中传播外，还在锅炉壁或管道壁上传播。

实施列2，本超声波防垢装置用于防海洋生物领域中，参考图4，在海水中时，换能器2的本体21外面设置有壳体，将换能器2直接焊接在需要除海洋生物、防海洋生物的设备的过滤器6、海水阀5，及管道4的壁上，打开控制器1的开关，换能器2就可以把来自控制器1的电脉冲转化为机械能。由于安装或检修超声波装置时，不需要停止设备，从而不影响设备的正常工作，此外，在控制器1的作用下，由铁钴合金制作的换能器2的本体21，其金属格式会发生变化，产生收缩震荡，而且振幅比较大，另外，声波在从换能器2传递到过滤器3、海水阀5，及管道4的壁上时，由于发射头22是金属，声波在发射头22上的损耗比较小，因此，本超声波防垢装置用于需要海洋生物的设备中时，具有安装便，且除、防海洋生物效果比较好的优点。

本超声波防垢装置用于防海洋生物领域中的工作原理是：换能器2的发射头22直接焊接在过滤器6、海水阀5，及管道4的壁上，工作时，换能器2将电能转换为声能，以利用超声波强声场处理流体，使流体中的海洋生物在超声场作用下，其物理形态和化学性能发生一系列变化，使之分散、粉碎、松散、松脱而不易附着管壁形成积累。

通过上述技术方案能够看出，本发明所提供的一种超声波装置，包括控制器1和至少三个换能器2；换能器2发射头22的材质是45号钢，不需要停机，通过焊接可以直接安装在需要进行超声波处理部件的外表面，故其安装比较简单；此外，在控制器1提供的强激磁电流的作用下，由铁钴合金制作的换能器2的本体21，其金属格式会发生变化，产生收缩震荡，由于超声波在金属中的传播损耗比较小，故其损耗小、效果佳，因此，本发明所提供的一种超声波装置具有损耗小、安装方便，且效果佳的优点。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种超声波装置，包括控制器和至少三个换能器，其特征是，所述控制器内装有整流电路、滤波电路、逆变电路、主振荡器、分频器、脉冲放大器，以及控制电源；所述整流电路的输入端连接有一AC220V电源；所述控制电源分别与所述主振荡器、分频器，以及脉冲放大器的输入端相连接；所述整流电路的输出端、所述滤波电路，以及所述逆变电路的输入端顺序连接；所述主振荡器、所述分频器，以及所述脉冲放大器顺序连接；所述脉冲放大器的输出端与所述逆变电路的输入端相连接；所述逆变电路的输出端与所述换能器相连接；所述换能器的发射头的材质是45号钢；其本体的材质是铁钴合金。

2.根据权利要求1所述的一种超声波装置，其特征在于，所述主振荡器与所述分频器之间还连接有辅振荡器；所述辅助振荡器的输入端与所述控制电源相连接。

3.根据权利要求1所述的一种超声波装置，其特征在于，所述控制器的产生的频率为15KHz-25KHz。